T型CLC-S补偿恒压感应耦合能量传输系统设计

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针对应用于感应耦合能量传输(Inductive Coupled Power Transfer,ICPT)系统的π型CLC-S补偿恒压输出特性易受电容对称性影响的问题,论文对一种T型CLC-S恒压补偿网络及参数配置方法进行研究,对于改善ICPT系统的恒压特性,提高其传输效率具有重要的理论意义和应用价值。在分析ICPT系统工作原理和能量传输过程的基础上,对ICPT系统涉及到的高频逆变、电磁耦合和谐振补偿拓扑等进行了详细的电路分析。推导出理想情况下π型CLC-S补偿网络具有不受负载变化影响的恒压输出特性。针对该型补偿网络恒压输出特性易受补偿电容对称性的影响且难以改善的问题,尝试提出了一种T型CLC-S补偿结构,并研究了该补偿的阻抗特性。采用互感等效理论建立了 T型CLC-S补偿ICPT系统电路模型,推导出使系统恒压输出的参数约束条件,并研究了耦合系数、频率、温度和寄生电阻对系统恒压特性的影响。对基于T型CLC-S补偿的ICPT系统进行了深入分析,研究了品质因数对系统发射端电流增益和谐振器件电压应力的影响,为补偿元件的选择提供了参考依据;推导出考虑寄生电阻时的原边输入电流和副边输出电压表达式,并研究了耦合系数、频率以及寄生电阻对系统输出功率和传输效率的影响,综合得出了一种T型CLC-S补偿ICPT系统的参数设计方法。研制了 T型CLC-S补偿ICPT系统样机并搭建实验平台,对实验数据和波形进行了分析,仿真及实验结果验证了理论分析的正确性及电路设计的可行性。
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